CN109798990A - 温度传感器阵列及加热设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种温度传感器阵列、电磁加热设备测温系统及电磁加热设备，属于家用电器领域。该温度传感器阵列包括：印刷电路板、多个温度传感器以及与所述多个温度传感器对应的多组引线，其中，所述印刷电路板包括多个温度传感器固定点，所述多个温度传感器固定点之间间隔设置；所述多个温度传感器固定在所述多个温度传感器固定点上，所述多组引线固定在所述印刷电路板上。该温度传感器阵列、电磁加热设备测温系统及电磁加热设备测温精确，安装简单，响应速度极快。

Description

温度传感器阵列及加热设备

技术领域

本发明涉及家用电器，具体地涉及温度传感器阵列及加热设备。

背景技术

目前的电磁加热设备(包括电磁炉和多头灶)测温主要还是采用“内藏式”温度传感器，即温度传感器安装在玻璃面板的背面下方。但该方案所测的温度与锅具的实际温度之间往往有较大的偏差和延迟(可达到几十甚至上百摄氏度)。其直接后果是电磁加热设备无法根据锅具的温度情况精确调控火力，对用户使用中可能会出现的干烧等情况难以快速做出对应的保护响应，也无法开发自动烹饪智能应用。

研究表明现有电磁加热设备测温之所以精度低、响应速度慢其原因包括：1、温度传感器与锅具之间的热流传递被导热性较差的玻璃面板所阻隔；2、温度传感器安装位置并非最优；3、锅具的底部形状差异较大，且锅底在高温下有产生变形的可能性，难以确保与玻璃面板良好接触；

为解决上述问题，现有技术的方案包括：

1、单点温度传感器，该方案利用线圈盘中央孔作为温度传感器的安装位置，由于位于线圈盘中央，所以测温效果差(绝对误差大，响应速度慢)。

2、多个独立的温度传感器，该方案在绕制线圈时刻意空出间歇然后在间歇位置安装温度传感器，线圈盘需要重新开模，且线圈的绕线受到一定影响；需要安装多个独立的温度传感器，增加工艺复杂度；温度传感器的位置选择灵活性低(仅限于绕线时候所预留的间歇所在的圆环上)，难以在线圈盘轴向方向上布置多个测温点。

3、在玻璃面板粘接固定温度传感器。该方案需要对微晶玻璃进行开孔加工；传感器的嵌入工艺复杂；传感器及其引线与微晶玻璃连成一体无法分离，给玻璃面板的运输和组装带来不便，同时增加传感器引线失效的风险。

4、将方案1和3综合，会出现以下问题：温度传感器与玻璃面板底部的接触难以保证；温度响应速度慢。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种温度传感器阵列及加热设备，该温度传感器阵列及加热设备测温精确，安装简单，响应速度极快。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种温度传感器阵列，该温度传感器阵列包括：印刷电路板、多个温度传感器以及与所述多个温度传感器对应的多组引线，其中，所述印刷电路板包括多个温度传感器固定点，所述多个温度传感器固定点之间间隔设置；所述多个温度传感器固定在所述多个温度传感器固定点上，所述多组引线固定在所述印刷电路板上。

优选地，所述温度传感器阵列还包括：耐高温弹性隔层，位于所述印刷电路板和所述多个温度传感器之间。

优选地，所述耐高温弹性隔层为发泡硅胶。

优选地，所述温度传感器阵列还包括：耐高温胶带，用于将所述多个温度传感器固定在所述耐高温弹性隔层上。

优选地，所述温度传感器阵列用于多点测温和热流测温。

本发明还提供一种加热设备，该加热设备包括上文所述的温度传感器阵列。

优选地，所述加热设备是电磁加热设备。

优选地，所述印刷电路板为矩形，宽度为6-10mm。

优选地，所述印刷电路板的厚度为0.4-0.8mm，玻璃化温度大于170摄氏度。

优选地，所述电磁加热设备包括线圈盘和玻璃面板，所述温度传感器阵列固定在所述线圈盘和所述玻璃面板之间。

通过上述技术方案，采用本发明提供的温度传感器阵列及加热设备，该温度传感器阵列包括：印刷电路板、多个温度传感器以及与所述多个温度传感器对应的多组引线，其中，所述印刷电路板包括多个温度传感器固定点，所述多个温度传感器固定点之间间隔设置；所述多个温度传感器固定在所述多个温度传感器固定点上，所述多组引线固定在所述印刷电路板上。该温度传感器阵列及加热设备采用印刷电路板安装多个温度传感器，测温精确，安装简单，响应速度极快。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例提供的一种温度传感器阵列的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的一种温度传感器的结构示意图；

图3A-图3C是本发明一实施例提供的电磁加热设备的温度传感器阵列安装示意图；

图4是本发明一实施例提供的温度传感器阵列多点测温方法的流程图；

图5是本发明一实施例提供的温度传感器阵列热流测温方法的流程图。

附图标记说明

1 印刷电路板 2 温度传感器

3 引线 4 引线固定点

5 温度传感器固定点 6 耐高温弹性隔层

7 导热陶瓷片 8 绝缘膜

9 线圈盘 10 温度传感器阵列

11 云母片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是本发明一实施例提供的一种温度传感器阵列的结构示意图。如图1所示，该温度传感器阵列包括：印刷电路板1、多个温度传感器2以及与所述多个温度传感器2对应的多组引线3，其中，所述印刷电路板1包括多个温度传感器固定点5，所述多个温度传感器固定点5之间间隔设置；所述多个温度传感器2固定在所述多个温度传感器固定点5上，所述多组引线3固定在所述印刷电路板1上。

以印刷电路板1(PCB)为温度传感器2的基座，印刷电路板1上有温度传感器固定点5，也可以有引线固定点4以便于固定温度传感器2和引线3，温度传感器2和引线3的固定方式可以为焊接和胶粘等。印刷电路板1在设计的时候，可以在温度传感器2安装位置设置凹陷，便于定位。温度传感器2可以为玻璃封装低热容、快速响应热敏电阻。

图2是本发明一实施例提供的一种温度传感器的结构示意图。如图2所示，温度传感器阵列中的温度传感器还包括：

耐高温弹性隔层6，位于所述印刷电路板1和温度传感器2之间，温度传感器1的平整面朝向外侧。耐高温弹性隔层6可以为发泡硅胶；耐高温胶带(未绘示)，用于将温度传感器1固定在耐高温弹性隔层6的中央，耐高温胶带优选为聚酰亚胺或PET或PEEK；温度传感器2封接有一个导热陶瓷片7，导热陶瓷片7优选为氮化铝；绝缘膜8覆盖于导热陶瓷片上。

本发明还提供一种加热设备，该加热设备包括上文所述的温度传感器阵列。加热设备可以是炒锅等非电磁加热设备，也可以是电磁加热设备(例如电磁炉和多头灶等)。在电磁加热设备中，印刷电路板1可以为矩形，优选宽度为6-10mm，厚度为0.4-0.8mm，长度根据温度传感器2的数量确定，也可以采用其它形状。印刷电路板1可以采用玻璃化温度为170度以上的FR4材质。耐高温弹性隔层6优选厚度为2-4mm，邵氏硬度小于20，保证温度传感器既与电磁加热设备的玻璃面板有效接触，又不被过分压缩。

图3A-图3C是本发明一实施例提供的电磁加热设备的温度传感器阵列安装示意图。如图3所示，电磁加热设备包括线圈盘9，温度传感器阵列10可以直接固定在所述线圈盘9上，也可以先固定在云母片11上并进一步固定在线圈盘9上。

另外，在电磁加热设备中，温度传感器阵列10除了以上述方式直接或间接固定在线圈盘9上以外，还可以以固定在电磁加热设备底座等其他方式固定在线圈盘9和电磁加热设备的玻璃面板之间，本发明在此不做限定。

在加热设备中，温度传感器阵列可以用于多点测温和热流测温。

图4是本发明一实施例提供的温度传感器阵列多点测温方法的流程图。如图4所示，该方法包括：确定相同时间内温度传感器阵列的多个温度传感器检测的温度变化量(步骤S41)；根据所述温度变化量最大的温度传感器检测的温度确定所述锅具的锅底温度(步骤S42)。

由于锅具的大小不一，锅具的锅底的形状也有所不同，因此对于某个温度传感器来说，由于固定位置的限制，对于不同的锅具检测的温度并不准确。在本实施例中，使用温度传感器阵列，可以对多个温度传感器的检测的温度进行判断，以变化量最大的温度传感器检测的温度为准进行锅具的锅底温度的确定，可以使得测温更加精确。

在玻璃面板具有与锅具的锅底直接接触的导热凸点且温度传感器阵列中有一个温度传感器设置在所述导热凸点正下方时，可以采用以下热流测温的方法。图5是本发明一实施例提供的温度传感器阵列热流测温方法的流程图。如图5所示，该方法包括：确定至少两个测温系数(步骤S51)；根据所述至少两个测温系数、所述至少两个温度传感器检测到的温度以及检测的时间确定所述锅具的锅底温度(步骤S52)。

热量在固体中的传递方式主要是热传导，其遵循傅里叶定律，即单位时间内通过给定截面的热量，正比于垂直于该截面方向上的温度变化率和截面面积，而热量传递的方向则与温度升高的方向相反。

在一维热传导中，可以认为热流密度(单位界面单位时间流过的热量)正比于温度梯度。与此相对应，可以通过温度梯度(相隔一定距离的两个点之间的温差)计算热流密度，并进一步根据热流密度反推整个热流路径上不同位置点的温度。

本发明实施例中，热源是锅具，锅具将热流传递到导热凸点，由于导热凸点导热性能比玻璃面板高上百倍，所以其温度迅速达到平衡。所以热量以导热凸点为中心向四周传递。以导热凸点为中心不同半径的圆之间有温度梯度，测量其对应温度可反推导热凸点的温度(即待测锅具的锅底的温度)。对于一个确定尺寸和材质的导热凸点和玻璃面板，其传热路径是确定的，所以温度与热流之间的关系也是确定的，及多个温度传感器与导热凸点之间的关系是确定的。

因此，在所述至少两个温度传感器为两个时，所述锅具的锅底温度T可以通过以下公式计算：其中所述T₁为所述第一温度传感器的温度，T₂为第二温度传感器的温度，k₁为第一测温系数，k₂为所述第二测温系数，t为温度传感器进行检测的时间。

本发明实施例优选，至少两个测温系数与温度传感器到导热凸点中点的距离以及导热凸点的材质有关，至少两个测温系数与导热凸点的导热性成反比；与温度传感器到导热凸点中点的距离成反比。至少两个测温系数可以通过先检测锅具的锅底温度T，并利用上述公式得出，以在导热凸点的材质不变且温度传感器到导热凸点中点的距离不变的情况下进行利用。

在至少两个温度传感器为三个或以上时，在以上根据两个温度传感器计算出的温度的基础上可以考虑其它温度传感器提供的温度修正值，以得到更精确地锅具的锅底温度。另外，还可以将任意一个温度传感器与第一温度传感器进行组合，并通过上述公式计算得到多个锅具的锅底温度，最后在进行加权平均以使计算结果更加精确。

通过上述技术方案，采用本发明提供的温度传感器阵列及加热设备，该温度传感器阵列及加热设备采用印刷电路板安装多个温度传感器，测温精确，安装简单，响应速度极快。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种温度传感器阵列，其特征在于，该温度传感器阵列包括：

印刷电路板、多个温度传感器以及与所述多个温度传感器对应的多组引线，其中，

所述印刷电路板包括多个温度传感器固定点，所述多个温度传感器固定点之间间隔设置；

所述多个温度传感器固定在所述多个温度传感器固定点上，所述多组引线固定在所述印刷电路板上。

2.根据权利要求1所述的温度传感器阵列，其特征在于，所述温度传感器阵列还包括：

耐高温弹性隔层，位于所述印刷电路板和所述多个温度传感器之间。

3.根据权利要求2所述的温度传感器阵列，其特征在于，所述耐高温弹性隔层为发泡硅胶。

4.根据权利要求2所述的温度传感器阵列，其特征在于，所述温度传感器阵列还包括：

耐高温胶带，用于将所述多个温度传感器固定在所述耐高温弹性隔层上。

5.根据权利要求1所述的温度传感器阵列，其特征在于，所述温度传感器阵列用于多点测温和热流测温。

6.一种加热设备，其特征在于，该加热设备包括权利要求1-5中任意一项权利要求所述的温度传感器阵列。

7.根据权利要求6所述的加热设备，其特征在于，所述加热设备是电磁加热设备。

8.根据权利要求7所述的加热设备，其特征在于，所述印刷电路板为矩形，宽度为6-10mm。

9.根据权利要求7所述的加热设备，其特征在于，所述印刷电路板的厚度为0.4-0.8mm，玻璃化温度大于170摄氏度。

10.根据权利要求7所述的加热设备，其特征在于，所述电磁加热设备包括线圈盘和玻璃面板，所述温度传感器阵列固定在所述线圈盘和所述玻璃面板之间。